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Citoplasma y membrana plasmática: Composición y funciones

¿Qué se entiende por citoplasma?

El citoplasma queda definido por BioDic como:

“Componente gelatinoso que rodea el núcleo de la célula. Se compone de una matriz (citosol) en la que estás suspendidas las orgánulos, o elementos celulares, puede diferenciarse en una porción externa densa, el ectoplasma, que está relacionado con el movimiento primario de la célula y una zona menos densa e interna, el endoplasma, que contiene la mayor parte de la estructura celular. “

Se puede resumir la definición como el medio interno de la célula separado del exterior por la membrana plasmática y donde se encuentran los orgánulos.

Origen del término citoplasma

dibujo citoplasma célula organulos

El citoplasma es la estructura gelatinosa sobre la que se distribuyen los orgánulos.

El término citoplasma proviene etimológicamente de la unión de dos conceptos, “cito-” derivado del griego κύτος y hace referencia a un espacio vacío o a una celda, que fue la primera denominación otorgada por Hooke al verlo al microscopio, como expliqué en el artículo “¿Qué es la célula?“. Además tiene el sufijo “-plasma” que proviene del griego πλάσμα y hace referencia a un molde o algo moldeable.

Con este análisis se explica la base fundamental del citoplasma, una sustancia moldeable o gelatinosa que se encuentra en la celda o célula. Originalmente al citoplasma se le denominaba protoplasma, es decir, la primera o principal (“proto-“) sustancia moldeable; término acuñado por primera vez por Jan Evangelista Purkinje, aunque fue actualizado posteriormente para hacer referencia a su presencia dentro de la célula.

Composición y función del citoplasma

El citoplasma está compuesto por tres partes fundamentales, el citosol o hialoplasma, los orgánulos y la membrana plasmática. Con esto aclaro rápidamente, el citoplasma no es lo mismo que el citosol, este último corresponde tan solo a la sustancia líquida sobre la cual “flotan” el resto de elementos. Este líquido gelatinoso está constituido por un complejo coloide compuesto por agua (50 % o más), proteínas, lípidos y, en menor medida, glúcidos.

En el citoplasma de muchas células se pueden diferenciar dos regiones: el ectoplasma o región periférica de la célula, que carece de gránulos y es de mayor densidad; y el endoplasma, menos denso y más próximo al núcleo. Es en este último donde se encuentra a los orgánulos, que trabajan análogamente como lo harían los nuestros, teniendo una organización estructural propia en los que se desarrollan actividades fundamentales y específicas para la célula.

Partes del citoplasma: La membrana plasmática

Componentes citoplasma membrana plasmática

Detalles de los componentes de la membrana celular. Hecho por: Jpablo cad

Dado que acerca de los orgánulos tendré la ocasión de hablar individualmente, en este artículo me centraré en una parte que interacciona mucho con el citosol. Hablo de la membrana plasmática, la membrana delimitante que separa a la matriz gelatinosa del exterior. Juega un rol vital en el mantenimiento de la célula y de sus propiedades electroquímicas, tanto para las células animales como para las células vegetales. Este tipo de bicapa no sólo se encuentra en la membrana plasmática rodeando el citoplasma, sino que algunos orgánulos también la poseen, como es el caso de la mitocondria o los plastos (sólo en células vegetales).

Se trata de una bicapa lipídica anfipática, es decir, tienen una zona apolar (donde se dirigen las colas hidrófobas del lípido) y una polar (o hidrófila) en contacto con el exterior y con el citosol, capaz de interaccionar con el agua. Químicamente está compuesta de fosfolípidos, esfingolípidos y colesterol, siendo este último un componente de especial importancia para mantener la fluidez y elasticidad de la membrana. También poseen adosados o asociados a esta membrana múltiples proteínas, como las de transporte que veremos a continuación. Tanto las propiedades como la estructura están altamente determinado por los compuestos y proporciones de los mismos que la componen.

Las proteínas asociadas bien en la superficie interna o en la externa, pueden disociarse de ella si fuera necesario. Los glúcidos por otro lado, suelen aparecer en la de algunos individuos y preferentemente en la cara externa, realizando funciones como el reconocimiento celular, unión con otras células y reconocimiento de patógenos. Al conjunto de glúcidos de la membrana se le denomina glicocálix.

Este tipo de bicapa no sólo se encuentra en la membrana plasmática rodeando el citoplasma, sino que algunos orgánulos también la poseen, como es el caso de la mitocondria o los plastos (sólo en células vegetales).

Transporte de moléculas

La membrana tiene como función dar forma a la célula junto al citoesqueleto, pero también es una estructura dinámica que permite regular el intercambio de moléculas de pequeño tamaño, recibir y generar señales químicas para comunicarse con otras células o incluso fagocitar partículas de gran tamaño para digerirlas en su interior. Por esta razón se la considera una membrana semipermeable y selectiva, pues aunque muchas partículas y compuestos (como el CO2, O2 o alcohol) pueden pasar a través de ella sin “ningún” control, existen una serie de vías a lo largo de la membrana encargados de regular el intercambio de ciertas sustancias. Por norma general, la membrana facilita el paso de aquellas sustancias que se disuelven en los solventes lipídicos, ya que su composición es lipoprotéica.

El transporte de sustancias tiene sus estructuras específicas y, dependiendo de si es a favor de gradiente o contra el mismo, encontramos:

  • Transporte pasivo: No requiere energía para transportar una molécula de un lado a otro de la célula, es decir, el transporte es a favor del gradiente. Sigue dos mecanismos fundamentales:
    • Difusión: Atraviesa la membrana plasmática sin ninguna restricción (como el O2) o por con transportador, una proteína que atraviesa la membrana y le permite el acceso.
    • Ósmosis: Es el modelo que usa el agua, a partir del cual el transporte queda mediado por acuoporinas con el fin de llegar a un equilibrio electroquímico entre el exterior y el interior de la célula.
  • Transporte activo: Requiere energía en forma de ATP para transportar las moléculas, por tanto está en contra del gradiente electroquímico. Un ejemplo habitual es la bomba sodio potasio (bomba Na+/K+).

Modelo del Mosaico Fluido

Antes comenté la importancia del colesterol para la fluidez, pero, ¿qué significa esto?

La membrana plasmática es conocida por el movimiento de sus compuestos dentro de la propia bicapa lipídica, ganando el nombre de “Mosaico Fluido”. El término “mosaico” hace referencia a su composición de elementos diversos a modo de dibujo, pero la fluidez hace referencia al movimiento que tienen estos compuestos dentro de la bicapa. Los fosfolípidos de la membrana pueden moverse siguiendo dos patrones: uno lateral, intercambiándose con el que tengan de lado, y uno vertical o “flip-flop, intercambiándose con el que estuviera en el otro lado de la capa. El movimiento lateral ocurre más a menudo que el vertical porque las cabezas polares restringen el movimiento vertical. Por otro lado, el colesterol tiene bastante facilidad para hacer movimientos “flip-flop“.

La frecuencia de los movimientos y la facilidad de los mismos dependen en gran medida de la composición química de la membrana. A mayores enlaces insaturados, más fluidas resultan las membranas; pero también está el colesterol, que apoya siempre y cuando las condiciones de la temperatura así lo determinen. Esta molécula con tan mala publicidad tiene dos efectos, por un lado evita que la membrana se solidifique, y por otro, disminuye la fluidez de los ácidos grasos de cadenas insaturadas, ¿irónico, verdad? Por un lado restringe la fluidez y por otro la aumenta, ¿para qué? Para aguantar las diferentes condiciones de temperatura. Cuando hace frío, por lo general, la membrana tiende a disminuir su fluidez, y es aquí cuando nuestro héroe salva la función permitiendo que continúe el mosaico fluido. Pero cuando hace calor, disminuye la fluidez de los ácidos grasos insaturados para evitar el exceso de fluidez que acabase desestabilizando la estructura.

Por tanto el citoplasma, aunque por lo general se considera como la suma del medio interno (citosol) y los orgánulos, en realidad sería más correcto considerar tan sólo el citosol y la membrana plasmática, pues son el medio y aquello que lo envuelve. Más adelante hablaremos sobre la importancia de los diferentes orgánulos y sus funciones dentro de la célula.

 

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Autor Víctor Pérez Asuaje

Estudiante de Grado en Biología. CEO de Hidden Nature. Socio del Centro de Investigación y Desarrollo de Recursos Científicos - Bioscripts.


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